Etude de l'impact d'une pointe SNOM sur les propriétés des modes optiques d'une cavité à base de cristaux photoniques

Les cristaux photoniques (CP) nous fournissent un moyen sans precedent de controler et de confiner les photons. En particulier, les cristaux photoniques membranaires (CP-2D) (confinement vertical par reflexion totale interne), et l'effet de bande interdite photonique (confinement dans le plan), jouent un role tres important en nanophotonique. En introduisant des defauts dans le cristal (omission d'un ou de plusieurs motifs), il est possible de generer des modes optiques tres localises, possedant un faible volume modal et un grand facteur de qualite. Coupler un emetteur unique a ce type de mode peut etre alors utile pour exalter ou inhiber sa dynamique. L'efficacite du couplage depend a la fois de l'accord en longueur d'onde entre l'emetteur et le mode optique ainsi que de leur recouvrement spatial, c'est pourquoi le controle du couplage entre l'emetteur et le mode localise doit etre optimal. Il est donc crucial de connaitre le profil du mode dans la cavite a une echelle suffisamment petite. Jusqu'a present, le SNOM s'est revele un outil de caracterisation particulierement bien adapte a l'observation directe du champ dans des structures nanophotoniques. En effet, il permet d'acceder aux parties evanescentes des modes, livrant ainsi des informations locales, inaccessibles par des mesures classiques en champ lointain. Cependant, le potentiel des structures a base de CP-2D pour developper de nouveaux composants photoniques serait considerablement accru si leurs proprietes optiques pouvaient etre modifiees apres fabrication. En particulier, pour les structures actives, la capacite a accorder de maniere reversible une cavite a l'emission ou a l'absorption d'une source est de grand interet. Dans cette etude, l'idee est donc d'utiliser la sonde d'un SNOM dans le but de perturber la resonnance (longueur d'onde, facteur de qualite) d'un mode. Dans ce travail, Nous concevons et optimisons une cavite lineaire dans laquelle sept trous ont ete omis (CL7). Nous etudions theoriquement les proprietes de la cavite et particulierement un mode presentant un bon facteur de qualite. Ensuite, l'interaction de pointes champ proche avec les modes de la CL7 et en particulier l'effet du materiau de la pointe sur l'emission en longueur d'onde et les pertes induites relatives sont etudies. Dans ce but, une pointe est introduite dans des simulations FDTD-3D, soit avec l'indice de la silice (1.44), soit avec l'indice du silicium (3.4). Ensuite, l'effet de la forme de la pointe sur les cartographies est etudie, et particulierement l'influence de la polarisabilite et de la section efficace. Les cavites CL7 sont fabriquees et caracterisees par un dispositif d'optique refractive et par un microscope optique de champ proche. Le mode fondamental, presentant un effet laser, est utilise pour etudier l'interaction ave la pointe champ proche. Des caracterisations SNOM avec une pointe en silice et une pointe hybride silice/silicium sont realisees sur la cavite CL7 et nous demontrons que la pointe en silice recouverte de silicium provoque un decalage en longueur d'onde de l'ordre de quelques nanometres, de 5 a 10 fois superieur que la largeur intrinseque du pic. La pointe en silice induitdes decalages en longueur d'onde de l'ordre du dixieme de nanometre, qui n'est pas detecte par notre montage experimental. Nous demontrons egalement l'importance de la forme de la pointe lors de l'observation directe et locale de la distribution du champ avec le SNOM. Nous montrons qu'une pointe isotrope de bas indice peut etre utilisee comme un outil de caracterisation passive car la cartographie champ proche donne une bonne approximation du mode tel qu'il existe dans la structure sans presence de la pointe. A l'inverse, une pointe anisotrope donne une information partielle car elle ne convertie le champ que dans la direction du petit axe.